一切交代完毕后，四人便开始设伏等候赵高。而赵高得知子婴患病后，曾多次派人前去催促，均是未果。无奈之下，赵高亲自前往，恰好中了埋伏，早已等候一旁的韩谈冲出，将赵高杀死。子婴归还咸阳之后，历数赵高罪状，命人将赵高三族尽皆处死。
回顾历史，我们可以发现，子婴杀赵高与崇祯杀魏忠贤有着惊人的相似之处。当年，崇祯帝虽杀掉佞臣魏忠贤，但却始终抵挡不了明朝覆灭，而秦朝子婴杀掉赵高，也未能挽回秦朝命运。在杀掉赵高不久，项羽、刘邦的军队已经呈现合围之势逼近咸阳，昔日强大的秦朝早已成为强弩之末。子婴不甘亡国，组织军队镇守峣关，想要以此逼退刘邦军队。
然而，他还是轻视刘邦军师张良的作用，在张良计策下，刘邦一方面诱降峣关守将，并许以重利，目的是为了让秦军放松警惕；另一方面刘邦分军绕过峣关，准备出其不意从背后偷袭。利用此计，汉军轻而易举拿下峣关，而后继续北进，在蓝田南与秦军发生激战，秦军不敌，遂溃败。
占领秦地后，刘邦严明军纪，秋毫无犯，受到秦朝百姓欢迎，进入秦朝腹地后，汉军一鼓作气，对溃败秦军展开追杀，于多地围剿秦朝残军，蓝田溃军全军覆没。蓝田之战，意味着秦军最后一支主力军队损失殆尽，咸阳门洞大开暴露在汉军面前，子婴已经没有力量能够阻止刘邦。
公元前206年十月，刘邦率领的军队进驻灞上，此地距离咸阳城不过百里之距。而咸阳城此刻已无兵可战，周围又地处开阔，一旦汉军进攻，将无法阻挡。子婴叹息秦朝将亡，只能选择投降，同时，他下令全国各地的秦军将士停止抵抗，归降刘邦。
一切安排妥当后，子婴带着传国玉玺，静候在咸阳城外，等候刘邦军队到来。这一刻起，昔日呼风唤雨的大秦帝国正式覆灭，而子婴，仅当了四十六天的秦王。子婴投降之后，关于其处置问题引发刘邦部下争议。樊哙为首的一批将领认为：子婴作为亡国之君，有着“助纣为虐”之罪，理应斩杀示众。刘邦却对此有着不同的看法，他觉得子婴选择了投降，使得汉军兵不血刃拿下咸阳，应该受到宽容相待，如果将其杀掉，会遭遇不详。
随后，刘邦派人将子婴等秦朝降臣关押起来，日后再作处置。尽管刘邦并未泛起杀心，但是，子婴最终仍未在乱世中保全性命。在刘邦占领咸阳一月后，项羽率领军队也抵达关中。前去接应的刘邦部下曹无伤，为了引起二王矛盾，故谎称刘邦已在关中称王，而那投降的子婴，则成了关中丞相。项羽听闻后，遂设下鸿门宴，准备伏杀刘邦。却由于顾忌太多，错过了杀掉刘邦的最后机会。
鸿门宴之后，项羽率军进驻咸阳，由于，他祖上项燕就是惨死于秦军之手，项羽对秦朝有着血海深仇。刚进咸阳城，他便下令屠杀秦始皇后代子孙、杀死子婴，并纵兵在城内大肆屠杀无辜百姓，抢夺民间钱财。在离开之时，一把火将秦王宫付之一炬，大火足足烧了三个月。
我们可以看到，子婴在这场乱世中的作用微乎其微，也正是如此，历代史学界认为：秦朝覆灭与子婴无关，仅凭他一人，断然无法力挽狂澜，然而，事实真的如此吗？近代以来，史学界有了不同的结论，他们认为：秦朝的覆灭，子婴负有不可推卸的责任。
在当时的形势下，子婴并非只有投降一条路可选，咸阳周边虽无险可守，但是子婴完全能以退为进，舍弃咸阳，收缩兵力退守巴蜀或陇西之地。这两地天险众多，且地势复杂，易守难攻，完全有着反攻之力。然而子婴却错估形势，放弃最后抵抗，投降刘邦，导致秦朝骤然覆亡。
归根结底，秦军屡战失利，与子婴短见薄识有关，他未能及时洞悉天下大势，作出合理的对策安排。子婴继承王位时，天下形势已经初具雏形，反秦队伍中形成了八大军事集团。其中，多数是原先六国旧地残余势力，他们趁着乱世举兵，说是反秦，其实，只是为了延续各自故土的香火。而其他势力如项羽为首的楚国新派力量，目标是为了形成割据。
刘邦为首的新兴军事集团，目标只是为了成为“关中王”，他们所谓的反秦只是拉拢队伍的借口。八大军事集团看似同仇敌忾，实则各怀鬼胎，等不及太久，各方势力必然会爆发大战，而子婴为首的秦朝只需要退居巴蜀、陇西等地，以地险为屏障，采取持久战策略，拖到八大军事集团内斗，秦朝便有足够的时间休养生息，反攻中原。
然而，子婴谋略不足，未能看出天下大势，错误出兵蓝田，致使秦军最后一丝精锐主力损失殆尽。蓝田之战后，秦朝仍然存有希望，如若子婴选择收缩兵力，舍弃咸阳，将重兵布防在巴蜀险地，那样，反秦大军的兵力优势将不起作用，完全可以长期防守。且蜀地资源丰富，秦朝足以在此休养生息，待日后反攻，哪怕不愿重回中原，亦可在蜀地建国，重续秦朝霸业。
因此，子婴如若选择退守巴蜀，结果可定要比他投降好的多，这个观点在后世得到不少历史人物的赞同。如西汉时期的才子贾谊，便曾直言子婴才是导致秦朝覆灭之人，感叹子婴败于才能不足，其后这种看法亦得到司马迁赞同。可见，秦朝亡于子婴并非空穴，胡亥是诱因，他才是真正的秦朝掘墓人。
